JP6304603B2 - 送信装置、受信装置、通信装置及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、送信装置、受信装置、通信装置及び通信方法に関する。

高速伝送への需要の増大に伴い、指定された帯域に多数のキャリアを効率よく配置することで、周波数帯域を有効利用することが検討されている。図２１及び図２２に示す通信システムは、送信側において、変調信号を複数のサブ変調信号に分割し、周波数軸上で分散配置し、受信側で合成できるため、不連続な空き周波数帯域を有効利用できる(非特許文献１参照)。図２１は、このような通信システムの送信装置の構成を示し、図２２は、受信装置の構成を示している。

図２１に示すように、送信装置１１００は、変調器１１０１と、送信フィルタバンク１１０２とから構成される。

送信フィルタバンク１１０２は、時間窓設定部１１１１と、ＦＦＴ演算部１１１２と、分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…と、周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…と、加算器１１１５と、ＩＦＦＴ演算部１１１６とを有する。

時間窓設定部１１１１は、変調信号を所定長の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部１１１２は、時間窓設定部１１１１で切り出された変調信号に対してＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…は、ＦＦＴ演算部１１１２で周波数領域に変換した変調信号を複数のスペクトラムのサブ変調信号に分割する。周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…は、分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…で分割されたサブ変調信号の帯域を、指定帯域に応じてシフトする。加算器１１１５は、周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…からのサブ変調信号を加算する。ＩＦＦＴ演算部１１１６は、加算器１１１５からの信号を周波数領域から時間領域に変換する。

図２２に示すように、受信装置１１５０は、受信フィルタバンク１１５１と、復調器１１５２とから構成される。

受信フィルタバンク１１５１は、時間窓設定部１１６１と、ＦＦＴ演算部１１６２と、抽出フィルタ１１６３ａ、１１６３ｂ、…と、周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…と、加算器１１６５と、ＩＦＦＴ演算部１１６６とを有する。

時間窓設定部１１６１は、受信信号を所定長の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部１１６２は、時間窓設定部１１６１で切り出された受信信号に対してＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。抽出フィルタ１１６３ａ、１１６３ｂ、…は、ＦＦＴ演算部１１６２で周波数領域に変換した信号から、サブ変調信号の成分を抽出する。周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…は、抽出フィルタ１１６３ａ、１１６３ｂ、…で抽出された各スペクトラムを、元の帯域にシフトする。加算器１１６５は、周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…からのサブ変調信号を加算し、元の変調信号を生成する。ＩＦＦＴ演算部１１６６は、加算器１１６５からの信号を周波数領域から時間領域に変換する。復調器１１５２は、受信データを復調する。

図２３及び図２４は、このような通信システムの説明図である。まず、送信装置１１００の動作について、図２３を用いて説明する。

変調器１１０１からの変調信号は、ＦＦＴ演算部１１１２で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ演算部１１１２からは、図２３（Ａ)に示すような帯域を有する周波数領域の変調信号が出力される。この周波数領域の変調信号は、分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…に供給される。

分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…は、変調信号を図２３（Ａ）において破線で示すような帯域のスペクトラムに分割する。これにより、変調信号から、図２３（Ｂ）に示すように、複数のサブ変調信号が分割される。

分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…の出力信号は、周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…に供給される。分割フィルタ１１１３ａ、１１１３ｂ、…により分割された複数のサブ変調信号は、図２３（Ｃ）に示すように、周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…により、指定された帯域にシフトされる。そして、この周波数シフタ１１１４ａ、１１１４ｂ、…からの信号は、加算器１１１５により合成され、ＩＦＦＴ演算部１１１６により、時間領域の信号に戻されて、送信される。

次に、受信装置１１５０の動作について、図２４を用いて説明する。受信信号は、ＦＦＴ演算部１１６２で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ演算部１１６２からは、図２４（Ａ)に示すような帯域を有する周波数領域の受信信号が出力される。図２４（Ａ）に示すように、サブ変調信号の帯域は、所望の帯域に分散配置されている。

抽出フィルタ１１６３ａ、１１６３ｂ、…は、受信信号から、図２４（Ａ）において破線で示すような帯域のスペクトラムの信号を抽出する。これにより、受信信号から、サブ変調信号が抽出される。

抽出フィルタ１１６３ａ、１１６３ｂ、…の出力信号は、周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…に供給される。周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…により、図２４（Ｂ）に示すように、分散配置されていたサブ変調信号の帯域が元の帯域にシフトされる。そして、この周波数シフタ１１６４ａ、１１６４ｂ、…からの信号は、図２４（Ｃ）に示すように、加算器１１６５により合成され、ＩＦＦＴ演算部１１６６により、時間領域の信号に戻される。そして、ＩＦＦＴ演算部１１６６の出力信号から、受信データが復調される。

このように、図２１及び図２２に示す通信システムは、送信側において、変調信号を複数のサブ変調信号に分割し、周波数軸上で分散配置し、受信側で合成できるため、不連続な空き周波数帯域を有効利用できる。

また、非特許文献２には、送信側において任意の帯域幅の複数のサブキャリアを生成し、送信フィルタバンク内のバンドパスフィルタで帯域制限して、所望の周波数帯域に配置し、受信側において受信信号から受信フィルタバンク内のバンドパスフィルタでサブキャリアを抽出し、ベースバンド信号を得ることで、マルチキャリア伝送を実現する通信装置が開示されている。図２５及び図２６は、このような通信システムのブロック図である。

図２５は、このような通信システムの送信装置１２００の構成を示し、図２６は受信装置１２５０の構成を示している。図２５において、送信データは、直並列変換器１２０３により複数のサブキャリア系列に分割されて、変調器１２０１ａ、１２０１ｂ、…に送られる。変調器１２０１ａ、１２０１ｂ、…により、複数のサブキャリア信号が生成される。この複数のサブキャリア信号が送信フィルタバンク１２０２に送られる。

送信フィルタバンク１２０２は、時間窓設定部１２１１ａ、１２１１ｂ、…と、ＦＦＴ演算部１２１２ａ、１２１２ｂ、…と、バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…と、周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…と、加算器１２１５と、ＩＦＦＴ演算部１２１６とを有する。

時間窓設定部１２１１ａ、１２１１ｂ、…は、各サブキャリア信号を所定長の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部１２１２ａ、１２１２ｂ、…は、時間窓設定部１２１１ａ、１２１１ｂ、…で切り出された各サブキャリア信号に対してＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…は、各サブキャリア信号の帯域制限を行う。周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…は、各サブキャリア信号を所望の帯域にシフトする。加算器１２１５は、周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…からのサブキャリア信号を加算して、マルチキャリア信号を生成する。ＩＦＦＴ演算部１２１６は、加算器１２１５からの信号を周波数領域から時間領域に変換して、送信する。

図２６に示すように、受信装置１２５０は、所望の帯域のマルチキャリアの信号を受信する受信フィルタバンク１２５１と、複数の復調器１２５２ａ、１２５２ｂ、…と、複数のキャリアの系列の信号を合成する並直列変換器１２５３とから構成される。

受信フィルタバンク１２５１は、時間窓設定部１２６１と、ＦＦＴ演算部１２６２と、バンドパスフィルタ１２６３ａ、１２６３ｂ、…と、周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…と、ＩＦＦＴ演算部１２６６ａ、１２６６ｂ、…とを有する。

時間窓設定部１２６１は、マルチキャリアの受信信号を所定長の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部１２６２は、時間窓設定部１２６１で切り出された受信信号に対してＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。バンドパスフィルタ１２６３ａ、１２６３ｂ、…は、ＦＦＴ演算部１２６２で周波数領域に変換した信号から、各サブキャリア信号を抽出する。周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…は、各サブキャリア信号を元の帯域にシフトする。ＩＦＦＴ演算部１２６６ａ、１２６６ｂ、…は、受信信号を周波数領域から時間領域に変換する。

図２７及び図２８は、このような通信システムの説明図である。まず、送信装置１２００の動作について、図２７を用いて説明する。

送信信号は、直並列変換器１２０３により複数のサブキャリア系列に分割され、複数の変調器１２０１ａ、１２０１ｂ、…により、変調される。各変調器１２０１ａ、１２０１ｂ、…からのサブキャリア信号は、ＦＦＴ演算部１２１２ａ、１２１２ｂ、…で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…で帯域制限される。バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…からは、図２７（Ａ)に示すような帯域を有する複数のサブキャリア信号が出力される。

バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…の出力信号は、周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…に供給される。図２７（Ｂ）に示すように、周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…により、各サブキャリア信号が所望の帯域にシフトされる。これにより、マルチキャリアの信号が生成される。周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…からの信号は、加算器１２１５により合成され、ＩＦＦＴ２１６により、時間領域の信号に戻されて送信される。

次に、受信装置１２５０の動作について、図２８を用いて説明する。受信信号は、ＦＦＴ演算部１２６２で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ演算部１２６２からは、図２８（Ａ)に示すような帯域の複数のサブキャリアを有するマルチキャリアの受信信号が出力される。

バンドパスフィルタ１２６３ａ、１２６３ｂ、…は、受信信号から、図２８（Ａ）において破線で示すような帯域のスペクトラムの信号を抽出する。これにより、受信信号から、複数のサブキャリア信号が抽出される。

バンドパスフィルタ１２６３ａ、１２６３ｂ、…の出力信号は、周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…に供給される。図２８（Ｂ）に示すように、周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…により、マルチキャリアに分散配置されていたサブキャリア信号の帯域が元の帯域にシフトされる。この周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…からのサブキャリア信号は、復調器１２５２ａ、１２５２ｂ、…により復調される。そして、復調器１２５２ａ、１２５２ｂ…の出力信号は、並直列変換器１２５３で合成され、受信データが復調される。

なお、図２５に示した送信装置１２００の構成では、送信データを直並列変換器１２０３で複数のサブキャリア信号の系列に分割した後、複数の変調器１２０１ａ、１２０１ｂ、…で各系列の信号に対して変調を行っているが、図２９に示すように、変調器１３０１で送信データを変調した後、直並列変換器１３０３で複数のサブキャリア系列に分割しても良い。なお、図２９において、時間窓設定部１３１１ａ、１３１１ｂ、…、ＦＦＴ演算部１３１２ａ、１３１２ｂ、…、バンドパスフィルタ１３１３ａ、１３１３ｂ、…、周波数シフタ１３１４ａ、１３１４ｂ、…、加算器１３１５、ＩＦＦＴ演算部１３１６は、図２５における時間窓設定部１２１１ａ、１２１１ｂ、…、ＦＦＴ演算部１２１２ａ、１２１２ｂ、…、バンドパスフィルタ１２１３ａ、１２１３ｂ、…、周波数シフタ１２１４ａ、１２１４ｂ、…、加算器１２１５、ＩＦＦＴ演算部１２１６と同様である。

また、図２６に示した受信装置１２５０では、複数の復調器１２５２ａ、１２５２ｂ、…で各サブキャリア信号を復調した後、並直列変換器１２５３で受信データを合成しているが、図３０に示すように、並直列変換器１３５３で各サブキャリア信号を合成した後、復調器１３５２で受信データを復調しても良い。なお、図３０において、時間窓設定部１３６１、ＦＦＴ演算部１３６２、バンドパスフィルタ１３６３ａ、１３６３ｂ、…、周波数シフタ１３６４ａ、１３６４ｂ、…、ＩＦＦＴ演算部１３６６ａ、１３６６ｂは、図２６における時間窓設定部１２６１、ＦＦＴ演算部１２６２、バンドパスフィルタ１２６３ａ、１２６３ｂ、…、周波数シフタ１２６４ａ、１２６４ｂ、…、ＩＦＦＴ演算部１２６６ａ、１２６６ｂと同様である。

また、図３１及び図３２は、メモリを併用することで一つの回路を時分割で使用できるようにした例である。図３１に示すように、送信装置１４００は、変調器１４０１と、時間窓設定部１４１１と、ＦＦＴ演算部１４１２と、フィルタ１４１３と、ＩＦＦＴ演算部１４１６とを備えている。変調器１４０１、時間窓設定部１４１１、ＦＦＴ演算部１４１２、フィルタ１４１３、ＩＦＦＴ演算部１４１６には、メモリ１４３１ａ、１４３１ｂ、１４３１ｃ、１４３１ｄ、１４３１ｅが併設されており、変調器１４０１、時間窓設定部１４１１、ＦＦＴ演算部１４１２、フィルタ１４１３、ＩＦＦＴ演算部１４１６は、時分割で使用可能である。

図３２に示すように、受信装置１４５０は、時間窓設定部１４６１と、ＦＦＴ演算部１４６２と、フィルタ１４６３と、ＩＦＦＴ演算部１４６６と、復調器１４５２を備えている。時間窓設定部１４６１、ＦＦＴ演算部１４６２、フィルタ１４６３、ＩＦＦＴ演算部１４６６、復調器１４５２には、メモリ１４８１ａ、１４８１ｂ、１４８１ｃ、１４８１ｄ、１４８１ｅが併設されており、時間窓設定部１４６１、ＦＦＴ演算部１４６２、フィルタ１４６３、ＩＦＦＴ演算部１４６６、復調器１４５２は、時分割で使用可能である。

図２１及び図２２、図２５及び図２６、図２９及び図３０に示したような通信システムの各回路は、図３１及び図３２に示すように、メモリを併用して一つの回路を時分割で使用することで、複数のサブ変調信号／サブキャリアの生成、分散配置、抽出、復調を１つの回路で行うことで、回路規模の削減ができる。また、一つの回路を時分割で使用することで、複数ユーザの信号を一括生成、復調も実現できる（非特許文献２及び非特許文献３）。

阿部順一、外２名、「帯域分散伝送におけるブラインド型位相補償方式の実験的検証」、信学技報、vol. 111、no. 336、SAT2011-46、pp. 41-46、２０１１年１２月 山下史洋、外２名、「衛星VPFDMモデム装置の特性評価」、信学技報、SAT、衛星通信109(118)、1-6、2009-07-02 阿部順一、外２名、「スペクトラム分解伝送における周波数誤差補償技術の提案 −マルチプルアクセスへの対応−」、信学技報、vol. 114、no. 179、SAT2014-28、pp. 15-19、２０１４年８月

上述のように、送信側で、変調信号を複数のサブ変調信号に分割し、周波数軸上で分散配置し、受信側で合成することで、空き周波数帯域を有効利用できる。この場合、周波数資源の有効利用の観点から、スペクトラムを周波数軸上に散在する未使用帯域へ柔軟に割り当てることを考慮すると、割り当てできる帯域幅が広いことが望ましい。

信号の総帯域を周波数帯域に分散配置する場合、ＦＦＴを用いたフィルタバンクは、送信側では帯域幅の任意の帯域にスペクトラムを分散配置し、受信側では帯域幅の任意の帯域からスペクトラムを抽出する。したがって、帯域の全体の幅はＦＦＴにより管理される。

図３３（Ａ）は、総帯域Ｂｔを狭帯域の帯域Ｂに分散した場合を示している。図３３（Ｂ）は、総帯域Ｂｔを広帯域の帯域Ｂ’に分散した場合を示している。図３３（Ａ）に示すように、狭帯域Ｂに分散配置した場合に比べ、同じ周波数分解能ｆｒで、図３３（Ｂ）に示すように、帯域幅Ｂよりも広い帯域幅Ｂ’に分散した場合、ＦＦＴのポイント数が増大する。

つまり、図３４に示すように、帯域幅がＢで、周波数分解能がｆｒであるとすると、ＦＦＴのポイント数Ｎは、（Ｎ＝Ｂ／ｆｒ）となる。周波数分解能をｆｒに保って、帯域幅をＢ’に拡大すると、ＦＦＴのポイント数Ｍは、（Ｍ＝Ｂ’／ｆｒ）となる。このことから、周波数分解能ｆｒを一定とした場合、帯域幅ＢをＢ’に拡大すると、ＦＦＴのポイント数は、（Ｂ’／Ｂ）だけ増大する。

なお、周波数分解能ｆｒを大きくすれば、ＦＦＴサイズを低減して、帯域幅を拡大できる。しかしながら、周波数分解能ｆｒを大きくすると、ＦＦＴフィルタバンク内で行うフィルタの分解能が低下し、スペクトラムの帯域外減衰量や符号間干渉の特性が低下する。このため、周波数分解能ｆｒを維持したまま広帯域化する必要がある。

ＦＦＴのサイズＮは、元の信号の総帯域Ｂｔと分散配置後の周波数帯域Ｂとの比（Ｂ／Ｂｔ）が増大するほど増大する。回路規模はＦＦＴサイズＮに対し、一般にＮｌｏｇ_１０Ｎで増大する。したがって、総帯域Ｂｔを広帯域の帯域Ｂ’に分散すると、回路規模が増大し、消費電力が増大するという課題が生じる。

上述の課題を鑑み、本発明は、所望の周波数分解能で、指定された帯域に信号を配置できると共に、回路規模の縮小が図れ、消費電力の低減が図れるようにした送信装置、受信装置、通信装置及び通信方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様は、第１のサンプリング速度でサンプリングされている第１の送信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の送信信号に変換する第１の変換部と、前記第１の変換部が変換した前記第２の送信信号を、前記第２の送信信号の第１の周波数帯域より広い第２の周波数帯域に対応する第１のアドレス空間へマッピングして記憶する第１のマッピング部と、前記第１のアドレス空間から前記第１のサンプリング速度よりも速い第２のサンプリング速度で読み出された第２の送信信号を周波数領域の信号から時間領域の信号である第３の送信信号に変換する第２の変換部と、を備える送信装置である。

本発明の一態様は、前記の送信装置であって、前記第１のアドレス空間の任意のアドレスは、前記第２の周波数帯域における任意の周波数帯域に対応しており、前記第１のマッピング部は、前記第２の送信信号を任意の周波数帯域にマッピングして記憶する。

本発明の一態様は、前記の送信装置からの前記第３の送信信号を第１の受信信号として受信した場合に、前記第２のサンプリング速度でサンプリングされている前記第１の受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の受信信号に変換する第３の変換部と、前記第３の変換部が変換した前記第２の周波数帯域を有する前記第２の受信信号を、第１の周波数帯域に対応する第２のアドレス空間へマッピングして記憶する第２のマッピング部と、前記第２のアドレス空間から前記第１のサンプリング速度で読み出された第２の受信信号を周波数領域の信号から時間領域の信号である第３の受信信号に変換する第４の変換部と、を備える受信装置である。

本発明の一態様は、前記の受信装置であって、前記第２のアドレス空間の任意のアドレスは、前記第１の周波数帯域における任意の周波数帯域に対応しており、前記第２のマッピング部は、前記第３の受信信号が前記第１の送信信号に対応する信号となるような周波数帯域に前記第２の受信信号をマッピングして記憶する。

本発明の一態様は、前記の送信装置と、前記の受信装置とを備える通信装置である。

本発明の一態様は、前記の通信装置であって、前記第１のマッピング部におけるマッピングを制御することで、前記第３の送信信号で利用する周波数帯域を制御する制御手段をさらに備える。

本発明の一態様は、前記第３の送信信号の送信に利用可能な周波数帯域の内、未使用の周波数帯域を判断する判断部をさらに備え、前記制御手段は、前記判断部が判断した未使用の周波数帯域を利用した前記第３の送信信号となるように、前記第１のマッピング部におけるマッピングを制御する。

本発明の一態様は、送信装置と、受信装置とを備える通信装置を利用した通信方法であって、前記送信装置において、第１のサンプリング速度でサンプリングされている第１の送信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の送信信号に変換する第１の変換ステップと、前記第１の変換ステップにおいて変換した前記第２の送信信号を、前記第２の送信信号の第１の周波数帯域より広い第２の周波数帯域に対応する第１のアドレス空間へマッピングして第１のマッピング部に記憶する第１のマッピングステップと、前記第１のマッピング部の前記第１のアドレス空間から前記第１のサンプリング速度よりも速い第２のサンプリング速度で読み出された第２の送信信号を周波数領域の信号から時間領域の信号である第３の送信信号に変換する第２の変換ステップと、を行い、前記受信装置において、前記送信装置からの前記第３の送信信号を第１の受信信号として受信した場合に、前記第２のサンプリング速度でサンプリングされている前記第１の受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の受信信号に変換する第３の変換ステップと、前記第３の変換ステップにおいて変換した前記第２の周波数帯域を有する前記第２の受信信号を、第１の周波数帯域に対応する第２のアドレス空間へマッピングして第２のマッピング部に記憶する第２のマッピングステップと、前記第２のマッピング部の前記第２のアドレス空間から前記第１のサンプリング速度で読み出された第２の受信信号を周波数領域の信号から時間領域の信号である第３の受信信号に変換する第４の変換ステップと、を行う通信方法である。

本発明によれば、送信側では、ＦＦＴ演算部のポイント数を上げずに、所望の周波数分解能で、指定された広帯域に送信信号を配置できる。また、受信側では、ＩＦＦＴ演算部のポイント数を上げずに、所望の周波数分解能で、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換できる。ＦＦＴ演算部やＩＦＦＴ演算部のポイント数を上げずに、所望の周波数分解能を維持できることから、回路規模の縮小を図り、消費電力を低減することができる。

本発明の第１の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る通信システムの説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る通信システムの説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信システムの説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る通信システムの説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第７の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態に係る通信システムの受信装置の構成を示すブロック図である。 変調信号を分散して伝送する通信システムの一例の送信側のブロック図である。 変調信号を分散して伝送する通信システムの一例の受信側のブロック図である。 変調信号を分散して伝送する通信システムの送信側の説明図である。 変調信号を分散して伝送する通信システムの受信側の説明図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの一例の送信側のブロック図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの一例の受信側のブロック図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの送信側の説明図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの受信側の説明図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの他の例の送信側のブロック図である。 マルチキャリア信号を分散して伝送する通信システムの他の例の受信側のブロック図である。 メモリを併用する通信システムの送信側のブロック図である。 メモリを併用する通信システムの受信側のブロック図である。 周波数の分散配置の説明図である。 ＦＦＴによる周波数の分散配置の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる通信システムの送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１００は、変調器１０１と、送信フィルタバンク１０２とから構成される。送信フィルタバンク１０２は、時間窓設定部１１１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算部１１２と、分割フィルタ１１３ａ、１１３ｂ、…と、マッピング部１１４と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算部１１６とを有する。

時間窓設定部１１１は、変調信号を所定長（長さＮ）（Ｎは整数）の時間窓で切り出す。ここで、送信フィルタバンク１０２に入力されるデータのサンプリング速度はＦｎ（第１のサンプリング速度）である。ＦＦＴ演算部１１２は、時間窓設定部１１１で切り出された変調信号に対して、ＮポイントのＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。分割フィルタ１１３ａ、１１３ｂ、…は、周波数領域に変換した変調信号を複数のスペクトラムのサブ変調信号に分割する。

マッピング部１１４は、Ｍポイント（Ｍ＞Ｎ）（Ｍは整数）に対応するアドレス空間のメモリからなる。マッピング部１１４は、ＦＦＴ演算部１１２から出力されるＮポイントの信号を、指定帯域に応じてＭポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。これにより、分割フィルタ１１３ａ、１１３ｂ、…からの複数のサブ変調信号の帯域は、広帯域の周波数に分散配置される。マッピング部１１４からは、サンプリング速度Ｆｍ（Ｆｍ＝Ｆｎ×Ｍ／Ｎ）（第２のサンプリング速度）でデータが読み出される。

ＩＦＦＴ演算部１１６は、広帯域の周波数に分散配置されたサブ変調信号に対して、ＭポイントのＩＦＦＥ演算を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換して送信する。

このように、送信装置１００では、変調信号を複数のサブ変調信号に分割し、サブ変調信号を周波数の利用状況に応じて、複数の未使用帯域に分散配置する。この際、分割前の信号は分散配置後の帯域に対して狭帯域のため、分割前の信号の占有帯域に応じてＦＦＴの変換区間を設定する。分割した信号は、分散配置する未使用帯域に対応した同じ周波数分解能を有するＭポイント分のメモリ空間にマッピングする。その後サンプリング速度ＦｍでＩＦＦＴを行い、時間領域の信号に変換し、送信する。なお、ＮポイントのＦＦＴ演算を行うＦＦＴ演算部１１２と、ＭポイントのＩＦＦＴ演算を行うＩＦＦＴ演算部１１６とでは、周波数分解能ｆｒは共通である。また、分割フィルタ１１３ａ、１１３ｂ、…までは、サンプリング速度Ｆｎであり、マッピング部１１４から後では、サンプリング速度Ｆｍ（Ｆｍ＞Ｆｎ）である。

図２に示すように、受信装置１５０は、受信フィルタバンク１５１と、復調器１５２とを有している。受信フィルタバンク１５１は、時間窓設定部１６１と、ＦＦＴ演算部１６２と、抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…と、マッピング部１６４と、ＩＦＦＴ演算部１６６とを有する。時間窓設定部１６１は、受信信号を所定長の時間窓（長さＭ）で切り出す。ＦＦＴ演算部１６２は、時間窓設定部１６１で切り出された受信信号に対して、ＭポイントのＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…は、ＦＦＴ演算部１６２の出力信号から、サブ変調信号の成分を有する複数のスペクトラムを抽出する。

マッピング部１６４は、Ｎポイント（Ｍ＞Ｎ）に対応するアドレス空間のメモリからなる。マッピング部１６４は、サブ変調信号の帯域が元の帯域に戻るように、抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…で抽出されたサブ変調信号をＮポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。マッピング部１６４からは、速度Ｆｎ（Ｆｎ＝Ｆｍ×Ｎ／Ｍ）でデータが読み出される。これにより、広帯域の周波数に分散配置されて送られてきたサブ変調信号の帯域が元の帯域に戻される。

ＩＦＦＴ演算部１６６は、マッピング部１６４から読み出された信号に対して、ＮポイントのＩＦＦＴ演算を行い、周波数領域の信号から時間領域の信号への変換を行う。

なお、ＭポイントのＦＦＴ演算を行うＦＦＴ演算部１６２と、ＮポイントのＩＦＦＴ演算を行うＩＦＦＴ演算部１６６とでは、周波数分解能ｆｒは共通である。また、抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…までは、サンプリング速度Ｆｍであり、マッピング部１６４から後では、サンプリング速度Ｆｎである。

図３及び図４は、図１及び図２で示した通信システムの説明図である。まず、送信装置１００の動作について、図３を用いて説明する。

変調器１０１からの変調信号は、ＦＦＴ演算部１１２で時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。入力される変調信号のサンプリング速度はＦｎである。ＦＦＴ演算部１１２からは、図３（Ａ）に示すような帯域を有する周波数領域の変調信号が出力される。ＦＦＴ演算部１１２は、ＮポイントのＦＦＴ演算を行っている。ここで、ＦＦＴ演算部１１２の周波数分解能がｆｒであり、ポイント数がＮであるとすると、ＦＦＴ演算部１１２からの信号の帯域Ｂは、（Ｂ＝Ｎ×ｆｒ）となる。この周波数領域の変調信号は、分割フィルタ１１３ａ、１１３ｂ、…に供給される。これにより、変調信号は、複数のサブ変調信号に分割される。

この複数のサブ変調信号は、マッピング部１１４のメモリアドレス空間にマッピングされる。マッピング部１１４には、ＦＦＴ演算部１１２の周波数分解能と同じ周波数分解能ｆｒで、ＦＦＴ演算部１１２の帯域より広いＭポイント（Ｍ＞Ｎ）に対応するアドレス空間が割り当てられている。ここで、周波数分解能がｆｒであり、ポイント数がＭであるとすると、マッピング部１１４のメモリアドレス空間で表現できる帯域Ｂ’は、（Ｂ’＝Ｍ×ｆｒ）となる。これに対して、ＦＦＴ演算部１１２からの信号の帯域Ｂは（Ｂ＝Ｎ×ｆｒ）である。したがって、ＮポイントのＦＦＴ演算部１１２からの信号を、Ｍポイントでマッピング部１１４のメモリアドレス空間にマッピングすることで、図３（Ｂ）に示すように、周波数分解能を変えずに、帯域を（Ｂ’／Ｂ）倍にすることができる。すなわち、変換後の帯域Ｂ’は、変換前の帯域Ｂに対して、（Ｂ’＝Ｂ（Ｍ／Ｎ））となる。なお、変換前のサンプリング速度Ｆｎと、変換後のサンプリング速度Ｆｍとの関係は、（Ｆｍ＝Ｆｎ×Ｍ／Ｎ）とする。

マッピング部１１４のＭポイントのメモリアドレス空間にマッピングされた信号は、サンプリング速度Ｆｍで読み出され、ＩＦＦＴ演算部１１６により、時間領域の信号に戻されて、送信される。

次に、受信装置１５０の動作について、図４を用いて説明する。受信信号は、サンプリング速度Ｆｍで入力される。この受信信号は、ＦＦＴ演算部１６２で、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ演算部１６２は、ＭポイントのＦＦＴ演算を行っている。ＦＦＴ演算部１６２からは、所望の帯域を有する複数のサブ変調信号が出力される。図４（Ａ）に示すように、サブ変調信号は、所望の帯域に分散配置されている。抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…により、受信信号から、複数のサブ変調信号が抽出される。

抽出フィルタ１６３ａ、１６３ｂ、…により抽出されたサブ変調信号は、マッピング部１６４のメモリアドレス空間にマッピングされる。マッピング部１１４には、ＦＦＴ演算部１６２の周波数分解能と同じ周波数分解能ｆｒで、Ｎポイント（Ｍ＞Ｎ）に対応するアドレス空間が割り当てられている。図４（Ｂ）に示すように、ＭポイントのＦＦＴ演算部１６２からの信号を、Ｎポイントでマッピング部１６４のメモリアドレス空間にマッピングすることで、周波数分解能を変えずに、広帯域の信号を狭帯域の元に帯域に戻すことができる。そして、マッピング部１６４のＮポイントのメモリアドレス空間にマッピングされたサブ変調信号は、サンプリング速度Ｆｎで読み出され、ＩＦＦＴ演算部１６６により、時間領域の信号に戻される。

このように、受信装置１５０でも同様に、分散配置後の周波数帯域全体をサンプリング速度ＦｍでＭポイントのＦＦＴ演算を行い、周波数領域の信号に変換し、該当するスペクトラムを抽出し、狭帯域に相当するＮポイントのマッピング部１６４のメモリ空間に書き込む。なお、マッピング部１６４のメモリ空間は書き込み処理を行う前にあらかじめゼロクリアしておく。また、次の書き込みにおいて、隣接スペクトラムと合成する必要があるので、書き込む先のマッピング部１６４のメモリアドレスに既に書き込まれている値と加算する必要がある。

なお、図１及び図２に示すように、送信装置１００及び受信装置１５０には、帯域割当情報が送られる。この帯域割当情報は、周波数帯域の割当情報を管理する回線制御装置からの制御信号により指定され、この帯域割当情報により、帯域幅の変調信号を生成、帯域割当が行われる。また、周波数帯域をセンシングして未使用帯域を把握した結果、最適な割当帯域を算出することで、変調信号の生成や帯域の割り当てを行っても良い。また、送信側において任意のスペクトラムを任意の周波数配置で任意の複数の出力端から出力して送信でき、受信側において複数の入力端から送信側で割り当てる前の状態の変調信号を復元できるようにしても良い。

＜第２の実施形態＞
図５及び図６は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。図５に示す実施形態では、図１に示す送信回路を拡張し、異なる複数のアンテナや偏波、ＲＦ回路等に出力できるように、出力をＬ個に複数化した構成である。

図５に示すように、送信装置２００は、変調器２０１と、送信フィルタバンク２０２とから構成される。送信フィルタバンク２０２は、時間窓設定部２１１と、ＦＦＴ演算部２１２と、Ｌ個の分散部２３０−１、２３０−２、…、２３０−Ｌとを有する。

時間窓設定部２１１は、変調信号を所定長（長さＮ）の時間窓で切り出す。ここで、送信フィルタバンク２０２に入力されるデータのサンプリング速度はＦｎである。ＦＦＴ演算部２１２は、時間窓設定部２１１で切り出された変調信号に対して、ＮポイントのＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。

分散部２３０−１〜２３０−Ｌは、分割フィルタ２１３ａ−１〜２１３ａ−Ｌ、２１３ｂ−１〜２１３ｂ−Ｌ、…と、Ｍｋポイント（ｋ＝１，２、…，Ｌ）のマッピング部２１４−１〜２１４−Ｌと、Ｍｋポイント（ｋ＝１，２、…，Ｌ）のＩＦＦＴ演算部２１６−１〜２１６−Ｌとを有する。分割フィルタ２１３ａ−１〜２１３ａ−Ｌ、２１３ｂ−１〜２１３ｂ−Ｌ、…は、変調信号を複数のサブ変調信号に分割する。

マッピング部２１４−１〜２１４−Ｌは、Ｍｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）ポイントに対応するアドレス空間のメモリからなる。マッピング部２１４−１〜２１４−Ｌは、ＦＦＴ演算部２１２から出力されるＮポイントの信号を、指定帯域に応じてＭｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）ポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。これにより、分割フィルタ２１３ａ−１〜２１３ａ−Ｌ、２１３ｂ−１〜２１３ｂ−Ｌ、…により分割された複数のサブ変調信号の帯域は、広帯域の周波数に分散配置される。マッピング部２１４−１〜２１４−Ｌからは、サンプリング速度Ｆｍ（Ｆｍ＝Ｆｎ×Ｍ／Ｎ）でデータが読み出される。

ＩＦＦＴ演算部２１６−１〜２１６−Ｌは、広帯域の周波数に分散配置されたサブ変調信号に対して、ＭｋポイントのＩＦＦＥ演算を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換して送信する。ＩＦＦＴ演算部２１６−１〜２１６−Ｌでの周波数分解能は、ＦＦＴ演算部１６２での周波数分解能と共通の周波数分解能ｆｒである。

Ｌ個の分散部２３０−１、２３０−２、…、２３０−Ｌからの送信信号は、異なる複数のアンテナや偏波、ＲＦ回路により、送信される。

図６は、受信装置の構成を示す。図６に示すように、受信装置２５０は、受信フィルタバンク２５１と、復調器２５２とを有している。

受信フィルタバンク２５１は、Ｌ個の抽出部２７０−１、２７０−２、…、２７０−Ｌと、マッピング部２６４と、ＩＦＦＴ演算部２６６とを有する。各抽出部２７０−１、２７０−２、…、２７０−Ｌは、時間窓設定部２６１−１〜２６１−Ｌと、ＦＦＴ演算部２６２−１〜２６２−Ｌと、抽出フィルタ２６３ａ−１〜２６３ａ−Ｌ、２６３ｂ−１〜２６３ｂ−Ｌ、…とを有する。

Ｌ個の抽出部２７０−１、２７０−２、…、２７０−Ｌには、異なる複数のアンテナや偏波、ＲＦ回路による受信信号が入力される。時間窓設定部２６１−１〜２６１−Ｌは、受信信号を所定長の時間窓（長さＭｋ）で切り出す。ＦＦＴ演算部２６２−１〜２６２−Ｌは、時間窓設定部２６１−１〜２６１−Ｌで切り出された受信信号に対して、Ｍｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）ポイントのＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。抽出フィルタ２６３ａ−１〜２６３ａ−Ｌ、２６３ｂ−１〜２６３ｂ−Ｌ、…は、ＦＦＴ演算部２６２−１〜２６２−Ｌで周波数領域に変換した信号から、サブ変調信号の成分を抽出する。

マッピング部２６４は、Ｎポイントに対応するアドレス空間のメモリからなる。マッピング部２６４は、ＦＦＴ演算部２６２から出力されるＭｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）ポイントの信号を、元の帯域に戻るように、Ｎポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。マッピング部２６４のＮポイントのメモリアドレス空間にマッピングされたサブ変調信号は、サンプリング速度Ｆｎで読み出される。これにより、広帯域の周波数に分散配置されて送られてきた信号の帯域が元の帯域に戻される。

ＩＦＦＴ演算部２６６は、マッピング部２６４から読み出された信号に対して、ＮポイントのＩＦＦＴを演算を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。

このように、本実施形態では、送信装置には、Ｌ個の分散部２３０−１、２３０−２、…、２３０−Ｌが設けられ、各分散部２３０−１、２３０−２、…、２３０−Ｌに、分割フィルタ２１３ａ−ｋ、２１３ｂ−ｋ、…、マッピング部２１４−ｋ、ＩＦＦＴ演算部２１６−ｋが備えられている。割当先の周波数帯域に応じて分割したサブ変調信号は、サイズＭｋ（ｋ＝１，２，…，Ｌ）のメモリ空間にマッピングされる。また、分割フィルタ２１３ａ−ｋ、２１３ｂ−ｋ、…まではサンプリング速度Ｆｎで動作し、分割フィルタ２１３ａ−ｋ、２１３ｂ−ｋ、…の後段はサンプリング速度Ｆｍｋ＝Ｆｎ×Ｍｋ／Ｎ（ｋ＝１，２，…，Ｌ）で動作する。

受信側でも同様に、図２に示す受信回路を拡張し、異なる複数のアンテナや偏波、ＲＦ回路等に出力できるように、入力をＬ個に複数化した構成としている。Ｌ個の抽出部２７０−ｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）には、それぞれ、長さＭｋの時間窓設定部２６１−ｋ、ＭｋポイントのＦＦＴ演算部２６２−ｋ、抽出フィルタ２６３ａ−ｋ、２６３ｂ−ｋ…が設けられ、抽出部２７０−ｋでは、受信信号ｋの信号をサンプリング速度ＦｍｋでＭｋポイントＦＦＴを行い、信号を抽出して、Ｎポイントのメモリ空間にマッピングを行っている。マッピングする際、隣接スペクトラムと合成する必要があるので、書き込む先のメモリアドレスに既に書き込まれている値と加算する必要がある。マッピングはサンプリング速度ＦｎでＩＦＦＴを行う。なお、ＭｋポイントのＦＦＴ２６２−ｋ（ｋ＝１，２、…，Ｌ）とＮポイントＩＦＦＴ２６６における周波数分解能ｆｒは共通である。

送信側、受信側ともに、周波数帯域の割当情報を管理する回線制御装置からの制御信号や、周波数帯域をセンシングして未使用帯域を把握した結果、最適な割当帯域を算出することで、マッピングすることも好ましい。また、割当情報からＦＦＴやＩＦＦＴのポイント数Ｍｋ及びＮ、サンプリング速度Ｆｎ、Ｆｍｋの値を変更することも好ましい。

＜第３の実施形態＞
図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、送信装置３００は、送信系列をＰ個のサブキャリア系列に分割する直並列変換器３０３と、変調器３０１−１〜３０１−Ｐと、時間窓設定部３１１−１〜３１１−Ｐと、ＦＦＴ演算部３１２−１〜３１２−Ｐと、分散部３３０−１−１〜３３０−Ｐ−Ｌとから構成される。

直並列変換器３０３は、送信データをＰ個のサブキャリア系列に分割する。変調器３０１−１〜３０１−Ｐ、時間窓設定部３１１−１〜３１１−Ｐ、ＦＦＴ演算部３１２−１〜３１２−Ｐは、図５に示した第２の実施形態における変調器２０１、時間窓設定部２１１、ＦＦＴ演算部２１２と同様である。

分散部３３０−１−１〜３３０−Ｐ−Ｌは、図５に示した分散部２３０−１〜２３０−Ｌと同様に、分割フィルタと、マッピング部と、ＩＦＦＴ演算部とを有する。

図５に示した第２の実施形態では、分散部２３０−１から２３０−Ｌを設けることで、Ｌ個の送信信号を出力できるようにしている。本実施形態では、更に、直並列変換器３０３により送信データを複数のサブキャリア系列に分割し、各系列における分散部３３０−１−１〜３３０−１−Ｌ、３３０−２−１〜３３０−２−Ｌ、…、３３０−Ｐ−１〜３３０−Ｐ−Ｌで、マルチキャリア信号を生成するようにしている。すなわち、本実施形態では、Ｐ個のマルチキャリア信号で、各キャリア毎に、Ｌ個の送信信号を出力できるようにしている。

なお、各分散部３３０−１−１〜３３０−Ｐ−Ｌにおけるマッピング部は、共用のマッピングメモリを用いることができる。

図８に示すように、受信装置３５０は、抽出部３７０−１〜３７０−Ｐ−Ｌと、マッピング部３６４−１〜３６４−Ｐと、ＦＦＴ演算部３６６−１〜３６６−Ｐと、復調器３５２−１〜３５２−Ｐと、直並列変換器３５３とから構成される。

抽出部３７０−１−１〜３７０−Ｐ−Ｌは、図６に示した第２の実施形態における、抽出部２７０−１〜２７０−Ｌと同様に、時間窓設定部と、ＦＦＴ演算部と、抽出フィルタとを有する。

このように、この実施形態では、送信装置３００では、複数（Ｐ個）のマルチキャリア信号に分割して、複数（Ｌ個）の送信信号を生成して伝送している。また、受信装置３５０では、複数の受信信号から分割された信号を抽出して合成し、分割前のマルチキャリア信号を得る構成としている。Ｍｋ−ｓポイントマッピング（ｋ＝１，２、…，Ｐ， ｓ＝１，２、…，Ｌ）に使用するメモリ空間は、他のポイントマッピングで使用するメモリ空間と同一のメモリ（共用マッピングメモリ）として良い。さらに、ある（Ｍｋ−ｓ）ポイントマッピングのメモリ空間（領域）に、任意のキャリア由来のスペクトラムを配置しても良い。例えば、（Ｍ１−１）のポイントマッピングのメモリ空間に１番目、２番目、４番目のキャリアから生成されたスペクトラムを配置しても良い。この場合、受信側でも同様に共用マッピングメモリを用いて、送信と逆の操作により、元のマルチキャリア信号を復元する。

＜第４の実施形態＞
図９及び図１０は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。この実施形態では、送信側において任意の帯域幅の複数のサブキャリア信号を生成し、送信フィルタバンク内のバンドパスフィルタで帯域制限して、所望の周波数帯域に配置して送信する。受信側において受信信号から受信フィルタバンク内のバンドパスフィルタでサブキャリアを抽出し、ベースバンド信号を得る。

図９は、送信装置４００の構成を示している。図９において、送信データは、直並列変換器４０３により複数のサブキャリア系列に分割されて、変調器４０１ａ、４０１ｂ、…に送られる。変調器４０１ａ、４０１ｂ、…により、複数の系列のサブキャリア信号が生成される。この複数のサブキャリア信号が送信フィルタバンク４０２に送られる。

送信フィルタバンク４０２は、時間窓設定部４１１ａ、４１１ｂ、…と、ＦＦＴ演算部４１２ａ、４１２ｂ、…と、バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…と、マッピング部４１４と、ＩＦＦＴ演算部４１６とを有する。

時間窓設定部４１１ａ、４１１ｂ、…は、各サブキャリア信号を所定長（長さＮ）の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部４１２ａ、４１２ｂ、…は、時間窓設定部４１１ａ、４１１ｂ、…で切り出された各サブキャリア信号に対してＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…は、各サブキャリア信号の帯域制限を行う。

マッピング部４１４は、Ｍポイント（Ｍ＞Ｎ）に対応するメモリアドレス空間のメモリからなる。マッピング部４１４は、ＦＦＴ演算部４１２から出力されるＮポイントの信号を、指定帯域に応じてＭポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。これにより、サブキャリア信号は、広帯域の周波数に分散配置される。

ＩＦＦＴ演算部４１６は、ＭポイントのＩＦＦＥ演算を行い、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換して送信する。ＩＦＦＴ演算部４１６での周波数分解能は、ＦＦＴ演算部４１２ａ、４１２ｂ、…での周波数分解能と共通の周波数分解能ｆｒである。

図１０に示すように、受信装置４５０は、所望の帯域のマルチキャリアの信号を受信する受信フィルタバンク４５１と、複数の復調器４５２ａ、４５２ｂ、…と、複数のサブキャリア信号を合成する並直列変換器４５３とから構成される。

受信フィルタバンク４５１は、時間窓設定部４６１と、ＦＦＴ演算部４６２と、バンドパスフィルタ４６３ａ、４６３ｂ、…と、マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…と、ＩＦＦＴ演算部４６６ａ、４６６ｂ、…とを有する。

時間窓設定部４６１は、マルチキャリアの受信信号を所定長（長さＭ）の時間窓で切り出す。ＦＦＴ演算部４６２は、時間窓設定部４６１で切り出された受信信号に対してＭポイントのＦＦＴ演算を行い、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。バンドパスフィルタ４６３ａ、４６３ｂ、…は、ＦＦＴ演算部４６２で周波数領域に変換した信号から、各サブキャリア信号を抽出する。

マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…は、Ｎポイントに対応するメモリアドレス空間のメモリからなる。マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…は、ＦＦＴ演算部４６２から出力されるＭポイントのサブキャリア信号を、元の帯域に戻るように、Ｎポイントのメモリアドレス空間にマッピングする。ＩＦＦＴ演算部４６６は、ＮポイントのＩＦＦＴ演算を行い、受信信号を周波数領域から時間領域に変換する。

復調器４５２ａ、４５２ｂ、…は、各サブキャリア信号を復調する。並直列変換器４５３は、複数のサブキャリア信号からの復調信号を合成して、受信データを生成する。

図１１及び図１２は、本発明の第４の実施形態に係る通信システムの説明図である。まず、送信装置４００の動作について、図１１を用いて説明する。

送信信号は、直並列変換器４０３により複数のサブキャリア系列に分割され、複数の変調器４０１ａ、４０１ｂ、…により、各サブキャリア系列の信号が変調される。各変調器４０１ａ、４０１ｂ、…からのサブキャリア信号は、ＦＦＴ演算部４１２ａ、４１２ｂ、…により、Ｎポイントで、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換され、バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…で帯域制限される。バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…からは、図１１（Ａ）に示すような帯域Ｂを有するサブキャリア信号が出力される。

バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…の出力信号は、図１１（Ｂ）に示すように、マッピング部４１４により、Ｍポイントのメモリアドレス空間にマッピングされる。これにより、帯域Ｂ’のマルチキャリアの信号が生成される。マッピング部４１４からの信号は、ＩＦＦＴ２１６で、ＭポイントのＩＦＦＴ演算により、時間領域の信号に戻されて送信される。

次に、受信装置４５０の動作について、図１２を用いて説明する。マルチキャリアの受信信号は、ＦＦＴ演算部４６２で、ＭポイントのＦＦＴ演算により、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＦＦＴ演算部４６２からは、図１２（Ａ）に示すように、帯域Ｂ’を有するマルチキャリアの受信信号が出力される。

バンドパスフィルタ４６３ａ、４６３ｂ、…は、受信信号から、各サブキャリア信号成分の帯域を抽出する。バンドパスフィルタ４６３ａ、４６３ｂ、…の出力信号は、マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…に供給される。

マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…には、Ｎポイントに対応するメモリアドレス空間が割り当てられている。ＦＦＴ演算部４６２からのサブキャリア信号は、Ｎポイントでマッピング部４６４のメモリアドレス空間にマッピングされる。これにより、図１２（Ｂ）に示すように、帯域Ｂ’のマルチキャリアに分散配置されていたサブキャリア信号は、帯域Ｂの元の帯域のマルチキャリア信号に戻される。このマッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…からのサブキャリア信号は、復調器４５２ａ、４５２ｂ、…で復調され、並直列変換器で合成される。これにより、受信データを得ることができる。

＜第５の実施形態＞
図１３及び図１４は、本発明の第５の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。

図９に示した第４の実施形態の送信装置４００の構成では、送信データを直並列変換器４０３で複数のサブキャリア系列に分割した後、複数の変調器４０１ａ、４０１ｂ、…で各サブキャリア系列の信号を変調している。これに対して、この第５の実施形態の送信装置５００では、図１３に示すように、変調器５０１で送信データを変調した後、直並列変換器５０３で複数のサブキャリア系列に分割している。なお、図１３において、時間窓設定部５１１ａ、５１１ｂ、…、ＦＦＴ演算部５１２ａ、５１２ｂ、…、バンドパスフィルタ５１３ａ、５１３ｂ、…、マッピング部５１４、ＩＦＦＴ演算部５１６は、図９における時間窓設定部４１１ａ、４１１ｂ、…、ＦＦＴ演算部４１２ａ、４１２ｂ、…、バンドパスフィルタ４１３ａ、４１３ｂ、…、マッピング部４１４、ＩＦＦＴ演算部４１６と同様である。

また、図１０に示した受信装置４５０では、複数の復調器４５２ａ、４５２ｂ、…で各系列の受信信号を復調した後、並直列変換器４５３で受信データを合成している。これに対して、この第５の実施形態の受信装置５５０では、図１４に示すように、並直列変換器５５３で各系列の受信信号を合成した後、復調器５５２で受信データを復調している。なお、図１４において、時間窓設定部５６１、ＦＦＴ演算部５６２、バンドパスフィルタ５６３ａ、５６３ｂ、…、マッピング部５６４ａ、５６４ｂ、…、ＩＦＦＴ演算部５６６ａ、５６６ｂは、図１０における時間窓設定部４６１、ＦＦＴ演算部４６２、バンドパスフィルタ４６３ａ、４６３ｂ、…、マッピング部４６４ａ、４６４ｂ、…、ＩＦＦＴ演算部４６６ａ、４６６ｂと同様である。

＜第６の実施形態＞
図１５及び図１６は、本発明の第６の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、メモリを併用することで一つの回路を時分割で使用できるようにした例である。

図１５に示すように、送信装置６００は、変調器６０１と、長さＮの時間窓の時間窓設定部６１１と、ＮポイントのＦＦＴ演算部６１２と、フィルタ６１３と、Ｍポイントのマッピング部６１４と、ＭポイントのＩＦＦＴ演算部６１６とを備えている。変調器６０１、時間窓設定部６１１、ＦＦＴ演算部６１２、フィルタ６１３、マッピング部６１４、ＩＦＦＴ演算部６１６には、メモリ６３１ａ、６３１ｂ，６３１ｃ、６３１ｄ、６３１ｅ、６３１ｆが併設されており、変調器６０１、時間窓設定部６１１、ＦＦＴ演算部６１２、フィルタ６１３、マッピング部６１４、ＩＦＦＴ演算部６１６は、時分割で使用可能である。

図１６に示すように、受信装置６５０は、長さＭの時間窓の時間窓設定部６６１と、ＭポイントのＦＦＴ演算部６６２と、フィルタ６６３と、Ｎポイントのマッピング部６６４と、ＮポイントのＩＦＦＴ演算部６６６と、復調器６５２を備えている。時間窓設定部６６１、ＦＦＴ演算部６６２、フィルタ６６３、マッピング部６６４、ＩＦＦＴ演算部６６６、復調器６５２には、メモリ６８１ａ、６８１ｂ、６８１ｃ、６８１ｄ、６８１ｅ、６８１ｆが併設されており、時間窓設定部６６１、ＦＦＴ演算部６６２、フィルタ６６３、マッピング部６６４、ＩＦＦＴ演算部６６６、復調器６５２は、時分割で使用可能である。

＜第７の実施形態＞
図１７及び図１８は、本発明の第７の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。

図９に示した第４の実施形態では、送信装置４００において任意の帯域幅の複数の変調信号を生成し、送信フィルタバンク内のバンドパスフィルタで帯域制限して、所望の周波数帯域に配置している。また、受信装置４５０において受信信号から受信フィルタバンク内のバンドパスフィルタでサブキャリアを抽出し、ベースバンド信号を得ることで、マルチキャリア伝送を実現している。

これに対して、図１７に示す本発明の第７の実施形態の送信装置７００では、このようなマルチキャリアの送信回路７０５−１〜７０５−ＬをＬ個設けることで、Ｌ個の送信信号を出力できるようにしている。直並列変換器７０３は、送信信号を複数の送信信号の系列と、複数のサブキャリアの系列とに分割している。

各送信回路７０５−１〜７０５−Ｌは、図９に示した第４の実施形態における送信回路と同様に、変調部と、時間窓設定部と、ＦＦＴ演算部と、バンドパスフィルタと、マッピング部と、ＩＦＦＴ演算部とを備えている。

図１８は、本発明の第７の実施形態の受信装置の構成を示す。図１８に示す本発明の第７の実施形態の受信装置７５０では、マルチキャリアの受信回路７５５−１〜７５５−Ｌが設けられる。

各受信回路７５５−１〜７５５−Ｌは、図１０に示した第４の実施形態における受信回路と同様に、時間窓設定部と、ＦＦＴ演算部と、バンドパスフィルタと、マッピング部と、ＩＦＦＴ演算部と、復調部とを備えている。並直列変換器７５３は、複数の信号の系列で複数のサブキャリア系列の信号を合成して、受信データを生成する。

＜第８の実施形態＞
図１９及び図２０は、本発明の第８の実施形態に係る通信システムの送信装置及び受信装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、メモリを併用することで一つの回路を時分割で使用できるようにした例であり、図１５及び図１６に示した構成を、複数の入力系列、複数出力系列の信号に対応させた例である。

図１９に示すように、送信装置８００は、変調器８０１と、長さＮの時間窓の時間窓設定部８１１と、ＮポイントのＦＦＴ演算部８１２と、フィルタ８１３と、Ｍｋポイントのマッピング部８１４と、ＭｋポイントのＩＦＦＴ演算部８１６とを備えている。変調器８０１、時間窓設定部８１１、ＦＦＴ演算部８１２、フィルタ８１３、マッピング部８１４、ＩＦＦＴ演算部８１６には、メモリ８３１ａ、８３１ｂ、８３１ｃ、８３１ｄ、８３１ｅ、８３１ｆが併設されており、変調器８０１、時間窓設定部８１１、ＦＦＴ演算部８１２、フィルタ８１３、マッピング部８１４、ＩＦＦＴ演算部８１６は、時分割で使用可能である。

図２０に示すように、受信装置８５０は、長さＭｋの時間窓の時間窓設定部８６１と、ＭｋポイントのＦＦＴ演算部８６２と、フィルタ８６３と、Ｎポイントのマッピング部８６４と、ＮポイントのＩＦＦＴ演算部８６６と、復調器８５２を備えている。時間窓設定部８６１、ＦＦＴ演算部８６２、フィルタ８６３、マッピング部８６４、ＩＦＦＴ演算部８６６、復調器８５２には、メモリ８８１ａ、８８１ｂ、８８１ｃ、８８１ｄ、８８１ｅ、８８１ｆが併設されており、時間窓設定部８６１、ＦＦＴ演算部８６２、フィルタ８６３、マッピング部８６４、ＩＦＦＴ演算部８６６、復調器８５２は、時分割で使用可能である。

なお、通信システムの全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１００：送信装置
１０１：変調器
１０２：送信フィルタバンク
１１１：時間窓設定部
１１２：ＦＦＴ演算部（第１の変換部）
１１３ａ，１１３ｂ，…：分割フィルタ
１１４：マッピング部（第１のマッピング部）
１１６：ＩＦＦＴ演算部（第２の変換部）
１５０：受信装置
１５１：受信フィルタバンク
１５２：復調器
１６１：時間窓設定部
１６２：ＦＦＴ演算部（第３の変換部）
１６３ａ，１６３ｂ，…：抽出フィルタ
１６４：マッピング部（第２のマッピング部）
１６６：ＩＦＦＴ演算部（第４の変換部）

Claims (8)

1. 第１のサンプリング速度でサンプリングされている第１の送信信号を、自装置に入力される帯域割当情報に基づくＮポイントのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算を行うことにより時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の送信信号に変換する第１の変換部と、
   前記第１の変換部が変換したＮポイントの前記第２の送信信号を、前記第２の送信信号の第１の周波数帯域より広い第２の周波数帯域に対応するアドレス空間であって、前記帯域割当情報に基づくＭ（＞Ｎ）ポイントのアドレス空間である第１のアドレス空間へマッピングして記憶する第１のマッピング部と、
   前記第１のマッピング部が前記第１のアドレス空間に記憶したＭポイントの前記第２の送信信号を前記第１のサンプリング速度よりも速い第２のサンプリング速度で読み出し、読み出された前記第２の送信信号に対してＭポイントのＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算を行うことにより前記第２の送信信号を、周波数領域の信号から、前記第１の送信信号に対して前記第１のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｎと前記第２のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｍとの比に応じた周波数帯域を持つ時間領域の信号である第３の送信信号に変換し、前記第３の送信信号を受信装置に対する送信信号として出力する第２の変換部と、
   を備える送信装置。
2. 前記第１のアドレス空間の任意のアドレスは、前記第２の周波数帯域における任意の周波数帯域に対応しており、前記第１のマッピング部は、前記第２の送信信号を任意の周波数帯域にマッピングして記憶する
   請求項１に記載の送信装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の送信装置からの前記第３の送信信号を第１の受信信号として受信した場合に、自装置に入力される帯域割当情報に基づくＭポイントのＦＦＴ演算を行うことにより前記第２のサンプリング速度でサンプリングされている前記第１の受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の受信信号に変換する第３の変換部と、
   前記第３の変換部が変換した前記第２の周波数帯域を有するＭポイントの前記第２の受信信号を、第１の周波数帯域に対応するアドレス空間であって、前記帯域割当情報に基づくＮポイントのアドレス空間である第２のアドレス空間へマッピングして記憶する第２のマッピング部と、
   前記第２のマッピング部が前記第２のアドレス空間に記憶したＮポイントの前記第２の受信信号を前記第１のサンプリング速度で読み出し、読み出された前記第２の受信信号に対してＮポイントのＩＦＦＴ演算を行うことにより前記第２の受信信号を、周波数領域の信号から、前記第１の受信信号に対して前記第２のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｍと前記第１のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｎとの比に応じた周波数帯域を持つ時間領域の信号である第３の受信信号に変換し、前記第３の受信信号を送信装置から受信された受信信号として出力する第４の変換部と、
   を備える受信装置。
4. 前記第２のアドレス空間の任意のアドレスは、前記第１の周波数帯域における任意の周波数帯域に対応しており、前記第２のマッピング部は、前記第３の受信信号が前記第１の送信信号に対応する信号となるような周波数帯域に前記第２の受信信号をマッピングして記憶する
   請求項３に記載の受信装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の送信装置と、
   請求項３又は請求項４に記載の受信装置と
   を備える通信装置。
6. 前記第１のマッピング部におけるマッピングを制御することで、前記第３の送信信号で利用する周波数帯域を制御する制御手段をさらに備える
   請求項５に記載の通信装置。
7. 前記第３の送信信号の送信に利用可能な周波数帯域の内、未使用の周波数帯域を判断する判断部をさらに備え、
   前記制御手段は、前記判断部が判断した未使用の周波数帯域を利用した前記第３の送信信号となるように、前記第１のマッピング部におけるマッピングを制御する
   請求項６に記載の通信装置。
8. 送信装置と、受信装置とを備える通信装置を利用した通信方法であって、
   前記送信装置において、
   第１のサンプリング速度でサンプリングされている第１の送信信号を、前記送信装置に入力される帯域割当情報に基づくＮポイントのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）演算を行うことにより時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の送信信号に変換する第１の変換ステップと、
   前記第１の変換ステップにおいて変換したＮポイントの前記第２の送信信号を、前記第２の送信信号の第１の周波数帯域より広い第２の周波数帯域に対応するアドレス空間であって、前記帯域割当情報に基づくＭ（＞Ｎ）ポイントのアドレス空間である第１のアドレス空間へマッピングして第１のマッピング部に記憶する第１のマッピングステップと、
   前記第１のマッピング部の前記第１のアドレス空間に記憶したＭポイントの前記第２の送信信号を前記第１のサンプリング速度よりも速い第２のサンプリング速度で読み出し、読み出された前記第２の送信信号に対してＭポイントのＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）演算を行うことにより前記第２の送信信号を、周波数領域の信号から、前記第１の送信信号に対して前記第１のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｎと前記第２のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｍとの比に応じた周波数帯域を持つ時間領域の信号である第３の送信信号に変換し、前記第３の送信信号を前記受信装置に対する送信信号として出力する第２の変換ステップと、を行い、
   前記受信装置において、
   前記送信装置からの前記第３の送信信号を第１の受信信号として受信した場合に、自装置に入力される帯域割当情報に基づくＭポイントのＦＦＴ演算を行うことにより前記第２のサンプリング速度でサンプリングされている前記第１の受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号である第２の受信信号に変換する第３の変換ステップと、
   前記第３の変換ステップにおいて変換した前記第２の周波数帯域を有するＭポイントの前記第２の受信信号を、第１の周波数帯域に対応するアドレス空間であって、前記帯域割当情報に基づくＮポイントのアドレス空間である第２のアドレス空間へマッピングして第２のマッピング部に記憶する第２のマッピングステップと、
   前記第２のマッピング部の前記第２のアドレス空間に記憶したＮポイントの前記第２の受信信号を前記第１のサンプリング速度で読み出し、読み出された前記第２の受信信号に対してＮポイントのＩＦＦＴ演算を行うことにより前記第２の受信信号を、周波数領域の信号から、前記第１の受信信号に対して前記第２のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｍと前記第１のサンプリング速度によるＦＦＴポイント数Ｎとの比に応じた周波数帯域を持つ時間領域の信号である第３の受信信号に変換し、前記第３の受信信号を前記送信装置から受信された受信信号として出力する第４の変換ステップと、
   を行う通信方法。

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